为什么羽毛球那么“头铁”？| No.187_风闻

原创：中科院物理所

作为一只羽毛球

命运的安排让他被人抽打

但为什么每次被打过后

它都会用自己的头

来迎接下一次即将到来的迎头痛击

难道是因为它的头比较铁？

或是将它的小屁屁对着刚打过他的人

借此表达不满？

1

Q

一只蚊子飞入一个空瓶而不碰瓶壁，会增加瓶的重量吗？

by 匿名

A

虽然瓶体作为一个物体自身的质量不会因为飞入蚊子而改变，但是如果这个瓶子被放在了一个秤/天平上，那么这个秤或天平的示数是有可能改变的。

在瓶中的蚊子，为了克服地球的重力，必须扇动翅膀来获得一个向上的升力。在得到这个升力的同时，他附近的空气因为被向下扇动得到一个向下的动量，也就是说他周围的空气中会因为蚊子的翅膀扇动总体上有向下流动的趋势。如果瓶盖没有盖上，那么这个流动趋势还有可能会漏到瓶子外面。但如果瓶盖完全盖上了，那么这个力必然会最终被传导到瓶体。这个时候流动的空气，持续地撞击瓶子的底部，相当于给瓶子施加了一个力，使用足够灵敏的天平或者灵敏的电子秤是一定会看到这股气流所引起的变化的。

By Luna

2

Q

为什么风有时能灭火，有时会助燃？

by 匿名

A

众所周知，燃烧有三个要素：热量(温度达到燃点)，氧化剂（通常是氧气），可燃物(还原剂)。

风会增强其中的一个要素(氧气/氧化剂)而削弱其中另外一个要素(热量)，还有可能改变可燃物这个要素(效应不确定)。向燃烧中的物体吹过去的风在带走一部分的热量的同时，还会给燃烧中的物体带去更多的氧气，同时在一定程度上改变了燃烧的方向，也就是火焰的形状。火焰形状的改变有可能让可燃物与氧化剂与热源分离让燃烧停止(如吹灭小火的天然气)，也有可能像山火/火烧赤壁一样让火焰点燃更多的可燃物。

蜡烛燃烧的时候，燃烧着的可燃物已经充分接触了氧气，这时风一吹，基本没能增强氧化剂的要素，但是却大量带走了蜡烛燃烧的热量，这时风就是阻燃的。烧纸的时候，如果烧的是一大摞纸，内部是无法很好地和空气接触的，这时候如果吹起了一阵风，吹散了这摞纸的同时让纸张和氧气充分接触，就会极大地助燃。

By Luna

3

Q

蒸包子到底是上屉先熟还是下屉先熟?

     by 匿名

A

对于“蒸包子到底是上屉先熟还是下屉先熟”这个问题有很多说法，众说纷纭。但是物理总是直观而简单的：

下层先熟，有实验验证。

这是一个6层蒸笼的实验结果，对最上层和最下层进行测温(表来自于参考文献)：

这其中的原理也是直观的:水蒸气是不断地从底层向上输运的，所以底部先热起来。有些观点认为水蒸气都会跑到顶部聚集起来，这是有问题的。因为水蒸气并不是静止有限的，而是源源不断地在被蒸笼的底部补充。所以在蒸包子过程中，底部最先达到100摄氏度，而蒸了一段时间之后，所有的蒸笼内的包子都会被加热到约100摄氏度。不存在只加热上层不加热下层的情况。

参考文献:周树民. 敢于质疑 勇于探究——对一道物理竞赛题的思考[J]. 物理教师, 2004(10): 21.

By Luna

4

Q

为什么我们在打羽毛球的时候虽然两个人是对立面相站，但是羽毛球的尾部始终朝向打球的人呢？

by 匿名

A

这是羽毛球的结构特点决定的。我们不妨把羽毛球分成两个部分，头部是软木，尾部是羽毛，无论迎风逆风，软木的部分收到的空气阻力大体上是不变的，而羽毛收到的空气阻力则很依赖于风和羽毛的方向。

在空气中飞行的羽毛球，因为气体动力学的因素，如果羽毛球的飞行方向不是头部在前尾部在后，那么尾部(因为羽毛)就会受到相对于前部极大的阻力(如下图受力分析图所示)，这一对力会产生一个力矩让羽毛球旋转起来，让羽毛球调整姿态到无法继续旋转的状态，也就是我们平时生活中打羽毛球所遇到的，头部在前尾部在后的状态。

结合下面的动图应该可以很好地理解这个现象：

虽然一开始羽毛球是侧面受击的，但是球拍的打击已经让它获得了向右的初速度。随后羽毛球尾部因为受到很大的阻力移动速度缓慢，而头部因为阻力相对较小而速度相对较快，这就让羽毛球开始了旋转和姿态调整。这个姿态调整的终点就是让没有让羽毛球旋转的力矩存在的姿态，这也就是羽毛球稳定的飞行姿态，也是我们玩羽毛球的时候常见的羽毛球的飞行姿态。当然，这个解答是很粗略的，这个问题的严格分析肯定得使用气动力学的模拟和计算。

参考：羽毛球的空气动力 

By Luna

5

Q

为什么蜗牛碰到盐就会变成水？？

by 先进青年

A

蜗牛遇到盐当然不是变成水，否则盐焗蜗牛不就成了无稽之谈了嘛。

首先，从化学组成上来说，和人一样，蜗牛也不过是由糖、无机盐、蛋白质等物质组成的；其次，从生物角度上说，蜗牛如果碰到盐，蜗牛体表立即形成高渗透压环境，这时水从高浓度向低浓度扩散，蜗牛就会因失水而皱缩最终死亡，而从蜗牛体内渗出的水很多，导致看上去像是蜗牛碰到盐变成水一样。蜗牛的软体表面有一层黏液,有利于蜗牛的运动和皮肤辅助呼吸，当遇到盐后,蜗牛的运动和呼吸能力降低，黏液被盐大量吸干, 破坏了蜗牛细胞的渗透压平衡，使蜗牛身体萎缩，细胞缺水，这时的蜗牛好象被晒干一样，细胞里面的水就全出来了。这和用盐杀死蚂蟥一样，小时候在乡下老家如果碰到蚂蟥爬到身上吸血，家里的长辈们就会让你滴浓盐水，也是为了营造一个高渗透压的环境让蚂蟥失水而死。

参考：蜗牛遇到盐就会变成水？

By 懒懒的下午三点半

6

Q

可以直接挤出浓密泡泡的沐浴露瓶子是什么原理啊？

by 某只虫子

A

小的时候，肯定都吹过泡泡吧！吹泡泡的基本原理就是利用肥皂水气液交界面的表面张力相对纯水较小，从而保持泡泡的状态，即被液体薄膜包裹住的一部分气体的气泡状态。而肥皂水之所以表面张力较小，主要是由于其内部存在的表面活性剂的双亲性分子本质，降低了界面的自由能。

说完了吹泡泡，我们回到这个挤出泡泡的沐浴露瓶子，这个瓶子是怎么吹出泡泡的呢，是不是瓶盖里有圆圈状的东西呢？Bingo！瓶盖里就是有很多这样的小圆圈呀，也就是我们说的网状结构啦。

现在沐浴露，吹泡泡的小圈都有啦，还差什么呢？对，还差吹气呀！其实在这个瓶子上有一个泵头，在按压下，可以完成将液体抽入气室，同时将气体和液体一起泵到瓶口的多孔结构(筛网)处，这样就吹(挤)出泡泡啦！

By Aaron Chen

7

Q

防雷防浪涌排插是怎样防雷防浪涌的？？

by 薛定諤的切

A

首先，解释下防浪涌这一概念，即可吸收因为电路在遭受雷击或设备故障/误操作而产生的瞬时高电压/电流，以保护设备不被损坏。

而传统的防浪涌电路，离不开一个核心器件，即二极管。准确地说，瞬态抑制二极管，当然也有气体放电管，热敏电阻，光/磁耦合电路等方式，这里我们只简单介绍下传统的瞬态抑制二极管的基本原理。简单点说，就是在电路出现异常高压/高电流时，改变阻态，让瞬间的高电流有低阻抗导通路径，同时将异常高压锁定在安全水平之内，以保护核心的电路，因此我们往往将它和主电路串联使用。

By Aaron Chen